Studies on the role of matrix vesicles in bone mineralization: observations from micro to nanoscale (2023)
- Authors:
- Autor USP: CRUZ, MARCOS ANTONIO EUFRÁSIO - FFCLRP
- Unidade: FFCLRP
- Sigla do Departamento: 593
- DOI: 10.11606/T.59.2023.tde-29062023-144521
- Subjects: BIOMINERALIZAÇÃO; OSSO E OSSOS; MATRIZ EXTRACELULAR; OSTEOCLASTO
- Keywords: Biomineralization; Bone; Matrix vesicles; Osso; Vesículas da matriz
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A biomineralização óssea é um processo complexo que envolve a deposição de cristais de fosfato de cálcio em fibrilas de colágeno da matriz extracelular (MEC). Embora tenha sido proposto que as vesículas da matriz (VMs) atuem nesse processo, os mecanismos envolvidos ainda são pouco entendidos. Esta tese buscou examinar a interação entre as VMs e a formação mineral por meio de observações em três níveis: vesículas individuais, em um modelo mimético de membrana, e em cultura in vitro de osteoblastos. Dessa forma, VMs foram isoladas a partir de ossos de galinha embrionários e caracterizadas quanto ao seu conteúdo assim como a capacidade de iniciar a formação mineral. Caracterização por microscopia eletrônica de transmissão criogênica revelou que preparações de MVs são heterogêneas e contêm além de vesículas bilamelares, uma alta quantidade de partículas não-vesiculares, sendo essa heterogeneidade impactante na habilidade de VMs em induzir mineralização. Investigações adicionais por meio de experimentos comparativos de purificação e de mineralização demonstraram que a principal via pela qual as VMs desencadeiam a mineralização é por meio de seu maquinário enzimático, como a fosfatase alcalina, tal que a nucleação direta de mineral a partir de íons solúveis represente um processo secundário. Para acessar esse efeito secundário, a nucleação mineral induzida pela superfície das VMs foi acessada em um modelo biomimético de membrana usando monocamadas de Langmuir de lipídios sintéticos (fosfatidilcolina e fosfatidilserina) assim como lipídios nativos extraídos de VMs. O rastreamento in-situ da formação mineral nesse modelo revelou que nanodomínios enriquecidos em fosfatidilserina formados na superfície da membrana desencadeiam a nucleaçãomineral ao interagir com íons cálcio e fosfato. Tendo estabelecido a interação entre as VMs e a formação de mineral tanto ao nível de vesículas individuais quanto no modelo biomimético de membrana, o papel das VMs no controle da mineralização da MEC foi finalmente demonstrado a nível celular usando cultura primária de osteoblastos. Osteoblastos tratados com cloroquina, um bloqueador da autofagia, resultou em mineralização deficiente da MEC. Embora a mineralização dos osteoblastos seja reduzida em presença de cloroquina, como revelado pela coloração de cálcio por vermelho de Alizarina, microscopia eletrônica de transmissão revelou que VMs ainda estavam abundantemente presentes na MEC. No entanto, o isolamento de VMs e a caracterização de seu conteúdo revelaram expressão reduzida de proteínas relacionadas à mineralização, com uma diminuição notável na atividade da fosfatase alcalina. Essas observações no nível celular sugerem que a mineralização da MEC é deficiente se as MVs estiverem disfuncionais (ou seja, atividade de fosfatase reduzida), sugerindo que essas estruturas desempenham um papel predominante na mineralização óssea, sendo sua liberação controlada de maneira específica ao contexto celular. Em conclusão, os resultados coletivamente apresentados nesta tese confirmam a importância das MVs para a mineralização óssea, mas também oferecem novas perspectivas sobre a relação intricada entre as vesículas e a formação mineral
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2023
- Data da defesa: 19.04.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
CRUZ, Marcos Antônio Eufrásio. Studies on the role of matrix vesicles in bone mineralization: observations from micro to nanoscale. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-29062023-144521/. Acesso em: 16 maio 2024. -
APA
Cruz, M. A. E. (2023). Studies on the role of matrix vesicles in bone mineralization: observations from micro to nanoscale (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-29062023-144521/ -
NLM
Cruz MAE. Studies on the role of matrix vesicles in bone mineralization: observations from micro to nanoscale [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-29062023-144521/ -
Vancouver
Cruz MAE. Studies on the role of matrix vesicles in bone mineralization: observations from micro to nanoscale [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-29062023-144521/ - Desenvolvimento de materiais bioinspirados contendo Sr2+ para modificação de superfícies de Ti
- Different compact hybrid Langmuir-Blodgett-film coatings modify biomineralization and the ability of osteoblasts to grow
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Informações sobre o DOI: 10.11606/T.59.2023.tde-29062023-144521 (Fonte: oaDOI API)
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